通过各向异性宇宙双折射的层析研究探测轴子

宇宙双折射是指当考虑理论上动机充分的麦克斯韦电磁学的宇称破坏扩展时，宇宙微波背景（CMB）辐射的光子所经历的线性偏振面的真空内旋转。如果参数化这种旋转的角度依赖于光子的方向，则该现象被称为各向异性宇宙双折射（ACB）。在本文中，我们通过考虑在复合时期和再电离时期发射的光子，首次对 ACB 进行了层析处理。这使得人们能够提取关于宇宙双折射物理源的各向同性情况之外的补充信息。我们在此关注轴子场 $\chi$ 的情况，其与电磁部分的耦合导致了这种现象，我们使用了分析和数值方法（涉及对 CLASS 代码的修改）。我们发现宇宙双折射的各向异性分量表现出一种特殊行为：轴子质量的增加意味着各向异性幅度的增强，从而允许探测比纯各向同性情况更宽的质量范围。此外，我们表明在大角尺度上，再电离和复合对 ACB 贡献之间的相互作用对轴子质量敏感，因此在足够低的多极矩下，对于足够轻的质量，再电离贡献超过复合贡献，使得宇宙双折射的层析方法成为研究该轴子场性质的有前景的工具。